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La transformation miraculeuse de l’acier : comment l’acier a-t-il été créé dans l’Antiquité ?
L’acier, un matériau indispensable dans la société moderne, a été découvert et forgé par les humains il y a des milliers d’années. Cependant, l'ancien processus de production d'acier nécessitait des technologies et des concepts complètement différents de ceux de l'industrie sidérurgique actuelle. Son processus de naissance est plein d’innombrables innovations et progrès, ce qui nous amène à nous demander : comment les anciens ont-ils pu créer naturellement cette grande cause avec des outils et des technologies simples ?
Composition de base de l'acier
L'acier est principalement composé de fer et de carbone. Comparé à l’acier, la fonte est un matériau dur et cassant, difficile à usiner. L’acier est plastique et plus facile à façonner et à utiliser que la fonte. Bien que le fer seul ne soit pas suffisamment solide pour résister à une forte pression, le carbone en quantité modérée (généralement moins de 1 %) confère à l'acier sa résistance et d'autres propriétés importantes. Outre le carbone, la production d’acier nécessite également l’élimination d’impuretés telles que l’azote, le silicium, le phosphore et le soufre, ainsi que l’ajout d’éléments d’alliage tels que le manganèse, le nickel et le chrome pour produire différents types d’acier.
Les débuts de l'histoire de l'acier
La technologie de fabrication de l’acier a évolué dans la Chine ancienne, en Inde et à Rome. L’une des premières méthodes de fabrication de l’acier était le « forgeage à la flamme », un processus dans lequel un bloc de fer était forgé à plusieurs reprises pour éliminer les impuretés.
La technologie de l'acier en Chine
Au XIe siècle, en Chine, un système similaire au procédé Bessemer est apparu, la première tentative au monde de décarboniser partiellement l'acier. Cette technologie a été décrite par Shen Kuo, un fonctionnaire du gouvernement de la dynastie Song, qui a été témoin de la métallurgie locale lors d'un voyage dans la région du Hebei.
Progrès de l'acier en Europe
Au 15e siècle, l’Europe a commencé à développer des procédés de fusion qui partageaient les mêmes principes de ventilation que le procédé Bessemer. Par la suite, les méthodes de production d’acier ont continué à s’améliorer au 21e siècle jusqu’à ce que des procédés modernes soient formés.
Processus moderne de production d'acier
La production d’acier moderne comprend trois étapes : primaire, secondaire et tertiaire. Il existe plusieurs techniques parmi lesquelles choisir à chaque étape.
Procédé principal : production d'acier à base d'oxygène
Dans le processus de fabrication de l'acier à l'oxygène basique, la fonte riche en carbone est fondue et transformée en acier. L’injection d’oxygène dans la fonte en fusion peut oxyder une partie du carbone et l’éliminer. Ce procédé a été développé par Robert Durrer en 1948 comme une amélioration du convertisseur Bessemer. Cette technologie a considérablement amélioré l’efficacité de la production d’acier.
Procédé secondaire : post-traitement de l'acier
Au cours de cette étape, les sidérurgistes ajouteront ou supprimeront d’autres éléments pour manipuler davantage la composition chimique de l’acier et produire un acier de meilleure qualité.
Processus en trois étapes : moulage et coulage
Au cours de ce processus, le métal en fusion est coulé en tôles d'acier, en bobines ou dans d'autres formes souhaitées.
Problèmes d'émissions de carbone
Selon les estimations de 2021, la production d’acier représente environ 11 % des émissions mondiales de CO2, avec environ 1,8 tonne de CO2 émise pour chaque tonne d’acier produite.
Défis et opportunités futurs
Alors que la sensibilisation à l’environnement augmente, l’industrie sidérurgique cherche à réduire considérablement ses émissions. De l’utilisation d’énergies renouvelables à l’amélioration de la technologie des procédés, de nombreuses entreprises s’efforcent de développer « l’acier vert ». Cela nous amène également à réfléchir : dans un tel processus de transformation, pouvons-nous trouver un point d’équilibre qui puisse à la fois répondre à la demande croissante d’acier et protéger notre planète ?
